Công dụng của canxi silic là gì?

Hợp kim canxi siliclà một vật liệu hợp kim quan trọng, chủ yếu bao gồm silicon và canxi, thường có hàm lượng silicon từ 30% đến 60%.

Hợp kim canxi silic là vật liệu chức năng tổng hợp hiệu quả cao trong lĩnh vực sản xuất thép, sở hữu nhiều chức năng bao gồm khử oxy, khử lưu huỳnh và tinh chế hạt:

Chức năng khử oxy:

Là chất-khử oxy trước hoặc chất khử oxy cuối cùng, lượng bổ sung là 0,3%-0,8% khối lượng thép. Canxi (Ca) có ái lực cực mạnh với oxy (năng lượng tự do phản ứng ΔG₂₀₀₀K=-604kJ/mol), ưu tiên kết hợp với oxy trong thép để tạo thành CaO. Silicon (Si) đồng thời tạo thành SiO₂ và cả hai tạo thành bao thể hỗn hợp có điểm nóng chảy-{8}}thấp (CaO-SiO₂) với mật độ thấp hơn nhiều so với mật độ của thép (2,6g/cm³ so với 7,8g/cm³). Tạp chất này nhanh chóng nổi lên bề mặt và bị loại bỏ cùng với xỉ, làm giảm hàm lượng oxy trong thép từ 80-100ppm xuống còn 30-50ppm, do đó làm giảm các khuyết tật như độ xốp và tạp chất.

Khử lưu huỳnh:

Canxi phản ứng với lưu huỳnh tạo thành CaS ổn định (nhiệt độ nóng chảy 2450 độ ), đạt tỷ lệ khử lưu huỳnh 60%-70%, làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong thép nóng chảy từ 0,03% xuống 0,009%-0,012%. Điều này giúp cải thiện khả năng chống nứt nóng và hiệu suất xử lý của thép, khiến nó phù hợp để sản xuất thép chất lượng cao (như thép chịu lực và thép lò xo).

Tinh chế hạt và nâng cao hiệu suất:

Canxi thúc đẩy sự hình thành carbonitride từ các nguyên tố như Nb và Ti trong thép, tinh chỉnh kích thước hạt (từ 50μm đến 20-30μm). Điều này làm tăng độ bền kéo của thép lên 15% -20% và độ bền va đập lên 25% -30%, đồng thời cải thiện khả năng hàn và chống ăn mòn của thép.

Trong quá trình đúc gang và{0}}hợp kim kim loại màu, hợp kim CaSi là chất chế phẩm quan trọng và chất điều chỉnh hiệu suất:

Cấy gang:

Thêm 0,2% -0,5% khối lượng sắt nóng chảy, silicon thúc đẩy quá trình than chì hóa, tăng số lượng hạt nhân than chì và biến đổi hình thái than chì từ vảy thô sang vảy mịn, đồng đều hoặc hình cầu, ngăn ngừa sự hình thành sắt trắng. Điều này có thể làm tăng độ bền va đập của gang xám lên 20% -30% và độ bền kéo của gang dẻo lên 10% -15%, khiến nó phù hợp với các vật đúc chính như khối động cơ ô tô và bệ máy công cụ.

Đúc hợp kim kim loại màu-:

Việc bổ sung hợp kim canxi 0,1%{2}}0,3% silicon{6}}trong sản xuất hợp kim nhôm cho phép canxi trung hòa các nguyên tố có hại như Na và Li, cải thiện xu hướng nứt nóng, trong khi silicon tăng cường độ bền của hợp kim. Trong sản xuất hợp kim magiê, nó có thể tinh chỉnh kích thước hạt (từ 100μm đến 40-50μm), cải thiện độ bền nhiệt độ cao và khả năng chịu nhiệt, khiến nó phù hợp với các thành phần hợp kim nhẹ dùng trong hàng không vũ trụ.

Kiểm soát khuyết tật đúc:

Bằng cách tinh chế sắt nóng chảy và cải thiện tính lưu động, các lỗ co ngót và khuyết tật về độ xốp sẽ giảm, tăng hiệu suất đúc lên 10% -15% và giảm chi phí xử lý tiếp theo.

Sản xuất thép đặc biệt:

Việc thêm hợp kim SiCa vào quá trình nấu chảy thép không gỉ sẽ tối ưu hóa sự phân bố crom, tránh các vùng-cạn kiệt crom và kéo dài khả năng chống ăn mòn do phun muối từ 200 giờ lên hơn 350 giờ. Trong-sản xuất hợp kim chịu nhiệt, canxi và silicon phối hợp với nhau tạo thành một màng oxit dày đặc, làm giảm 50% tốc độ oxy hóa ở 1000 độ, khiến nó phù hợp với các bộ phận có nhiệt độ-cao chẳng hạn như cánh tuabin khí.

Vật liệu điện tử:

Có thể sử dụng hợp kim canxi silic -có độ tinh khiết cao (tổng tạp chất nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%) làm nguyên liệu thô để chuẩn bị vật liệu bán dẫn. Silicon đa tinh thể được sản xuất thông qua phản ứng khử, với sự kiểm soát chính xác hàm lượng canxi và silicon (Ca Lớn hơn hoặc bằng 30%, Si Lớn hơn hoặc bằng 60%) để ngăn tạp chất ảnh hưởng đến tính chất điện của tấm silicon, giúp nó phù hợp với các tình huống sản xuất chip.

Trong lĩnh vực vật liệu chịu lửa:

Bột hợp kim canxi silic có thể được sử dụng làm chất phụ gia trong gạch chịu lửa và vật đúc, cải thiện độ ổn định nhiệt độ-cao (nhiệt độ vận hành có thể đạt trên 1600 độ ) và khả năng chống ăn mòn của vật liệu, khiến nó phù hợp với các lò nung công nghiệp và lớp lót thiết bị có nhiệt độ-cao.

Công nghiệp hóa chất:

Là chất khử hoặc chất xúc tác, nó được sử dụng trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ (như điều chế silan) để đẩy nhanh quá trình phản ứng và cải thiện năng suất sản phẩm; nó cũng có thể sản xuất chế phẩm CaSi, phù hợp với nhu cầu đúc vật đúc chống ăn mòn-và chống mài mòn-trong thiết bị hóa học.

Lợi thế về môi trường:

Sử dụng hợp kim canxi silic để thay thế các chất khử oxy đơn lẻ (chẳng hạn như nhôm) trong sản xuất thép có thể giảm mức tiêu thụ nhôm từ 30% -40%, giảm mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi tấn thép từ 5% -8% và giảm lượng khí thải CO₂, phù hợp với xu hướng luyện kim xanh; hơn nữa, giá thành của hợp kim CaSi chỉ bằng 1/3-1/2 so với nhôm, cân bằng giữa hiệu quả kinh tế và thân thiện với môi trường.

Ưu điểm ứng dụng:

Hỗn hợp chức năng (khử oxy + khử lưu huỳnh + cấy + hợp kim hóa), loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều chất phụ gia; khả năng ứng dụng rộng rãi (sản xuất thép, đúc, điện tử và các lĩnh vực khác); hiệu quả chi phí- cao, cân bằng giữa hiệu suất và tính kinh tế.

Nguyên tắc lựa chọn:

Để khử oxy và khử lưu huỳnh trong quá trình sản xuất thép, hãy chọn loại-canxi cao (ví dụ: Ca31Si55); để đúc chất cấy, hãy chọn loại silicon-cao (ví dụ: Ca28Si60); đối với vật liệu điện tử, hãy chọn loại có độ tinh khiết cao (tổng tạp chất Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%); điều chỉnh lượng bổ sung theo loại vật liệu và quy trình thiết bị để tránh bổ sung quá mức dẫn đến hình thành các pha cứng và giòn.